我国高速铁路调度指挥系统存在的不足及解决对策

张　琦，王　涛，陈　峰

（中国铁道科学研究院　通信信号研究所，北京　100081）



我国高速铁路调度指挥系统存在的不足及解决对策

张琦，王涛，陈峰

（中国铁道科学研究院通信信号研究所，北京100081）

在分析高速铁路调度指挥系统存在的基本参数标定不准确、数据精度有待提高、监测设备运行不够稳定、运营数据未能充分利用及智能化水平有待提高等不足的基础上，提出了基于运营数据修订基本运行参数，采用高精度同步时钟及高速网络提高系统数据采集精度，采用高可靠监测设备并提高系统集成水平，挖掘运营数据服务调度指挥，以及将数据挖掘、机器学习、模式识别与自然语音处理等技术应用于调度指挥系统，提高决策智能化水平及人机交互性等解决措施，为我国高速铁路调度指挥系统发展提供参考。

高速铁路；调度指挥系统；智能化

1　引言

调度是铁路运输生产的核心，负责组织各部门、各工种间协同工作，以安全、高效地完成客货运输任务，是实现铁路运输安全生产的重要保障。调度指挥系统则是实现调度工作的重要功能系统，高速铁路具有高速度、高密度、高安全性等特点，对调度指挥系统提出了更高的要求。虽然我国高速铁路调度指挥系统在借鉴国外经验的基础上，通过自主研发实现了从无到有，取得了重大进步，但仍存在一定不足，需进一步完善。对现存问题的分析与解决对策的探讨，有助于促进我国高速铁路调度指挥系统的完善与升级，以更好地服务于高速铁路运输生产。

2　我国高速铁路调度指挥系统存在的问题

我国高速铁路调度指挥在运营初期除规章制度不完善、施工管理不规范、调度人员经验不足等管理问题外［1-2］，调度指挥系统尚存在以下问题：

2.1基本运行参数标定不够准确

基本运行参数是指挥高速列车运行的基础，运行图标尺是重要参数之一，既有列车运行图标尺标定于试验条件［3］，列车运行种类比较单一，运行状况较为理想。由于缺乏实践检验，尤其是大量、不同型号列车开行的运营状况，在线路开通运营后，对某铁路局管辖范围内调度指挥系统数据库中一段时期内列车运行数据统计发现，大量非停站列车车站到发时分与图定到发时分存在差异，即：列车实际区间运行时分与运行图标尺存在差异。而对某一条线路区间运行时分分布发现，不同车次在同一区间与运行图标尺的偏差具有高度一致性。由此表明，我国高速铁路运行图标尺的标定存在一定偏差，不仅给调度指挥工作带来不便，也影响到高速铁路准点率水平。

2.2系统数据精度偏低

目前，我国高速铁路在运行图铺画、车站到发时刻数据采集等工作中数据只能精确到分钟，无法采集到更精确的数据。与日本高速铁路车站到发时刻精确到秒相比，我国高速铁路调度指挥系统数据精度还有较大提升空间。

2.3监测设备运行不够稳定

由于监测设备（如风速仪、雨量计、雪深计、异物侵限双电网等）长期曝露在外，受雨、雪、大风、气温等气象的影响，监测设备组件老化、损坏现象严重［4］，未能准确监测并传输环境信息，为高速铁路列车安全运行埋下隐患。其次，由于设备型号多、范围跨度大，设备间尚存在集成、兼容等问题，设备误报警现象时常出现，严重干扰了调度员的正常决策判断。

2.4运营数据未能有效利用

“大数据”一词自2012年进入公众视野以来得到了广泛关注，随着它在商业领域的成功应用并产生巨大的经济效益，“大数据”已渗透到社会经济中，并逐渐改变了人们的生活方式。为此，我国首次从国家层面制定大数据发展战略，颁布“促进大数据发展行动纲要”。我国高速铁路调度指挥系统数据采集已涵盖铁路运输生产的全过程，且伴随我国高速铁路的运营，调度指挥系统已积累大量运营数据，但这些数据未能有效分析和挖掘，服务于调度指挥工作。

2.5调度指挥系统智能化水平有待提高

我国高速铁路调度指挥的信息化、自动化水平取得了长足发展，但系统智能化水平仍需提高。调度工作中依靠人脑做大量决策，工作人员（尤其是列车调度工作人员）处于高度紧张状态，在工作时间的后期，难免出现大脑疲劳情况，对调度决策极为不利。近年来，随着“工业4.0”、“大数据”、“人工智能”等概念的提出，“智能化”一词逐渐被广泛关注。智能化是铁路运输的发展方向，也是铁路调度指挥的发展方向［5］，智能化能够将调度人员从繁杂的决策工作中解脱出来，降低工作强度，提高调度决策的科学性。

3　高速铁路调度指挥系统问题解决措施

3.1修正基本运行参数

基本运行参数是调度指挥工作开展的基础，既有运行参数采用测试列车标定于线路投入运营前，与实际运营情况存在较大差异。建议基于调度指挥系统中已有的大量列车区间运行数据，在剔除天气、设备故障、突发事件等因素影响下异常数据的基础上，通过数据分析，明确列车区间运行时分偏离特性，以此修正运行图标尺，使大多数列车区间运行时分能够与运行图标尺对齐，提高列车区间运行时分的精确水平。

3.2提高调度指挥系统数据精确性

提高调度系统数据精确度首先需要高精度同步时钟。目前，我国高速铁路通信系统时钟同步工作主要依赖于铁通公司2001年建设的数字同步网［5］，已不能满足高速铁路时钟同步需求，建议首先采用高精度、高可靠性时钟同步设备，为计算机联锁、列控、轨道电路、GSMR无线通讯、安全防灾监测等系统设备提供统一时钟信息，并将之纳入高速铁路统一时钟同步系统。其次，采用高速、宽带通信设备，提高数据传输速率，降低系统通信延时，以提高高速铁路调度指挥系统数据采集精度及实时性。

3.3提高监测设备可靠性与集成度

监测设备由于长期曝露在外界，雨雪大风温度等气象条件造成的破损、老化问题不可避免，针对这一问题，一方面，建议采用高可靠性户外检测设备，提高设备运行稳定性；另一方面，建议加强户外监测设备巡检，一旦发现破损或工作不正常立即更换。对于设备兼容及集成问题，建议在高速铁路维修天窗时间，加强监测设备联调联试测试，以解决设备兼容问题，提高设备集成水平。

3.4挖掘运营数据服务调度指挥

充分利用已有调度系统数据，为调度指挥工作提供决策参考。如对于计划调度，通过分析与挖掘调度系统实际运行数据（主要包括列车运行、动车组运用、动车组检修、乘务、供电、综合维修等）与计划数据（包括基本计划和实施计划）的偏离规律及分布，为各项计划编制提供参考；对于列车调度，通过分析与挖掘影响列车运行的异常条件（气候条件、设备故障、突发情况等）规律分布，结合列车调度工作岗位规章制度，为列车运行调整提供决策参考。对于动车调度、供电调度等，可通过挖掘动车组运用及调整数据、供电系统技术状态数据，结合动车组修程修制及供电能力，对动车组交路调整、供电设备预警提供决策支持。

3.5提高高速铁路调度指挥智能化水平

适应智能化发展趋势，在调度系统功能性完备的基础上，注重向智能化方向发展。如将数据挖掘、机器学习与模式识别等技术应用于高速铁路调度指挥系统，提高系统的知识推理与记忆能力，基于整合各子系统运营数据与各项调度规章制度数据，对系统进行自学习和自适应训练，为调度指挥工作中出现的气象异常、设备故障、突发事件等情况做出智能辅助决策，改变调度员依靠人脑决策的现状，提高决策的科学性与智能化水平。同时，将自然语音处理技术应用于高速铁路调度指挥，提高人机交互的友好性，改变以往调度员发布调度命令或进行运行调整时手工输入的低效率方式。

4　结论

与日、德、法等国家相比，我国高速铁路运营时间较短，调度系统在完善程度、运营经验、智能化水平等方面尚存在一定差距，这就需要我们在调度指挥系统运营过程中，总结存在的不足，研究改进措施，并付诸实施，使我国高速铁路调度指挥尽快达到国际先进水平。

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［2］郭风东，李涛.高速铁路调度指挥安全保障体系的探讨［J］.铁道运输与经济，2011，33（9）：28-30.

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［5］王玉强.高速铁路通信系统时钟同步状态验证方法的探讨［J］.铁路通信信号，2015，51（1）：42-44.

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［8］田锐，刘俊，贺义勇.铁路行车安全信息系统设计探讨［J］.铁道运输与经济，2015，37（5）：32-37.

Inadequacy and Countermeasures of High-speed Railway Dispatching and Command System of China

Zhang Qi，Wang Tao，Chen Feng
（Signal Communication Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China）

In this paper， on the basis of an analysis of the inadequacies of the high-speed railway dispatching and command system ofChina， we proposed a series of countermeasures， including modifying the basic operation parameters based on running data， using highprecisionsynchronized clock and high- speed internet connection to improve the data accuracy of the system， adopting high- reliabilitymonitoring equipment， improving system integration level， mining the operational data to serve the dispatching and command processes，applying such technologies as data mining， machine learning， modal identification and natural speech processing， etc.， in the dispatching andcommand system， and improving the intelligent decision-making level and human-machine interactivity of the system， etc.

high-speed railway； dispatching and command system； intelligent

U292.4

A

1005-152X（2016）08-0025-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.08.007

2016-07-07

张琦，男，中国铁道科学研究院通信信号研究所研究员，研究方向：列车运行指挥及控制。